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行业技术

镁合金表面处理之加工钛合金的工艺诀窍及适合钛加工的刀具结构



  钛合金加工的焦点是热,大量高压切削液要及时准确地喷射到切削刃上,才能够快速地将热量移除。钛合金加工时出现的刀片沟槽磨损是后面和前面在沿切削深度方向上的局部磨损,它往往是由于前期加工留下的硬化层所造成的。刀具与工件材料在加工温度超过800℃的化学反应和扩散,也是形成沟槽磨损的原因之一。因为在加工过程中,工件的钛分子在刀片的前面积聚,在高压高温下“焊接”到刀刃上,形成积屑瘤。当积屑瘤从刀刃上剥离时,将刀片的硬质合金涂层带走,因此,钛合金加工需要特殊的刀片材料和几何形状。
 
  钛合金的弹性对零件性能来说可能是有益的,但是在切削过程中,工件的弹性变形是产生振动的重要原因。切削压力使“弹性”的工件离开刀具和反弹,从而使刀具与工件之间摩擦现象大于切削作用。摩擦过程也会产生热,加重了钛合金导热性不良问题。在切削钛合金过程中产生的热量不会迅速传递给工件或被切屑带走,而集聚在切削区域,所产生的温度可高达1 000℃以上,使刀具的刃口迅速磨损、崩裂和生成积屑瘤,镁合金表面处理快速出现磨损的刀刃,又使切削区域产生更多的热量,进一步缩短刀具的寿命。
 
  使用大的刀尖圆弧半径或倒角切入,尽可能把更多的刀刃进入切削。这可以减少每一点的切削力和热量,防止局部破损。在铣削钛合金时,各切削参数中切削速度对刀具寿命vc的影响最大,径向吃刀量ae次之;采用正角型几何形状的刀片,以减少切削力、切削热和工件的变形;尽可能在钛合金最软的状态加工,因为淬硬后材料变得更难加工,热处理提高了材料的强度并增加刀片的磨损;保持恒定的进给以避免工件的硬化,在切削过程中刀具要始终处于进给状态,铣削时径向吃刀量a e应为半径的30%。加工薄壁或环形等易变形零件时,这个问题就更加严重,将钛合金薄壁零件加工到预期的尺寸精度不是一件容易的事。因为随着工件材料被刀具推开时,薄壁的局部变形已经超出弹性范围而产生塑性变形,切削点的材料强度和硬度明显增加。